EP1754636A1 - Kontaktsensorik für ein Fahrzeug - Google Patents

Kontaktsensorik für ein Fahrzeug Download PDF

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Publication number
EP1754636A1
EP1754636A1 EP06117289A EP06117289A EP1754636A1 EP 1754636 A1 EP1754636 A1 EP 1754636A1 EP 06117289 A EP06117289 A EP 06117289A EP 06117289 A EP06117289 A EP 06117289A EP 1754636 A1 EP1754636 A1 EP 1754636A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
sensor
vehicle
detection
detection direction
impact
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP06117289A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Matthias Wellhoefer
Sascha Steinkogler
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP1754636A1 publication Critical patent/EP1754636A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60R21/00—Arrangements or fittings on vehicles for protecting or preventing injuries to occupants or pedestrians in case of accidents or other traffic risks
    • B60R21/01—Electrical circuits for triggering passive safety arrangements, e.g. airbags, safety belt tighteners, in case of vehicle accidents or impending vehicle accidents
    • B60R21/013—Electrical circuits for triggering passive safety arrangements, e.g. airbags, safety belt tighteners, in case of vehicle accidents or impending vehicle accidents including means for detecting collisions, impending collisions or roll-over
    • B60R21/0136—Electrical circuits for triggering passive safety arrangements, e.g. airbags, safety belt tighteners, in case of vehicle accidents or impending vehicle accidents including means for detecting collisions, impending collisions or roll-over responsive to actual contact with an obstacle, e.g. to vehicle deformation, bumper displacement or bumper velocity relative to the vehicle
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60R21/00—Arrangements or fittings on vehicles for protecting or preventing injuries to occupants or pedestrians in case of accidents or other traffic risks
    • B60R21/01—Electrical circuits for triggering passive safety arrangements, e.g. airbags, safety belt tighteners, in case of vehicle accidents or impending vehicle accidents
    • B60R21/013—Electrical circuits for triggering passive safety arrangements, e.g. airbags, safety belt tighteners, in case of vehicle accidents or impending vehicle accidents including means for detecting collisions, impending collisions or roll-over
    • B60R21/0132—Electrical circuits for triggering passive safety arrangements, e.g. airbags, safety belt tighteners, in case of vehicle accidents or impending vehicle accidents including means for detecting collisions, impending collisions or roll-over responsive to vehicle motion parameters, e.g. to vehicle longitudinal or transversal deceleration or speed value
    • B60R2021/01325—Vertical acceleration

Definitions

  • the invention relates to a contact sensor system for a vehicle according to the preamble of independent claim 1.
  • the described sensor system includes a plurality of bumper sensors spaced from each other in the width direction of the vehicle on the front bumper, and a controller for controlling the operation of two actuators for folding up the rear end of an engine hood in response to outputs of the bumper sensors.
  • the control unit converts acceleration values detected by the respective bumper sensors into deformation speeds, wherein the deformation speeds associated with the sensors adjacent to one another are added. If an accumulated deformation speed exceeds a predetermined threshold value, the actuators are activated by the control unit.
  • the contact sensor according to the invention for a vehicle with the features of the independent claim has the advantage that at least one sensor whose sensor data are evaluated for detecting a collision with a pedestrian, a first sensor signal for a first detection direction and a second sensor signal for a second detection direction generates and outputs.
  • An evaluation and control unit evaluates the generated and output sensor signals for collision detection and object classification.
  • the use according to the invention of sensors with more than one detection direction makes it possible, in addition to an impact, to also deflect, i. a deformation, to detect.
  • a small deformation impact can be detected, e.g. from a small hard object
  • an impact with a large deformation can be recognized, e.g. from a soft heavy object.
  • the contact sensor according to the invention makes it possible, in particular, to discriminate against small, light and hard objects, such as e.g. Stones, and heavy and relatively soft objects, such. a lower-leg impactor.
  • the second detection direction of the at least one sensor is arranged perpendicular to the first detection direction of the at least one sensor, whereby the distinction between the detected signals and thus the evaluation of the signals is simplified.
  • the first detection direction has a predeterminable angle to the vehicle longitudinal direction and the second detection direction has a predeterminable angle to the vehicle transverse direction or to the vehicle vertical direction.
  • the at least one sensor is arranged, for example, such that the first detection direction is aligned in the vehicle longitudinal direction and the second detection direction is aligned in the vehicle transverse direction.
  • the sensor detects the accelerations caused by an impact along the first detection direction or in the vehicle longitudinal direction and the accelerations caused by deformations along the second detection direction or in the vehicle transverse direction.
  • the at least one sensor may be arranged such that the first detection direction has an angle of 45 ° or -45 ° to the vehicle longitudinal direction and the second detection direction has an angle of 45 ° or -45 ° to the vehicle transverse direction.
  • the sensor detects in an advantageous manner in an impact parallel to the vehicle longitudinal axis, i. a frontal impact, in both detection directions approximately the same size signals.
  • an impact angle of the object relative to the vehicle longitudinal axis can be determined.
  • At least two sensors are arranged symmetrically to the vehicle longitudinal axis.
  • the detection directions of the individual sensors can be the same and / or differently aligned. This advantageously makes it possible to use any desired combination of sensor arrangements so that the contact sensor system can be used not only for pedestrian protection but also for detecting a front crash, a side crash or a crash at a specific angle relative to the vehicle's longitudinal axis.
  • the sensors can be used with at least two detection directions in an up-front sensor.
  • the first sensor signal and / or the second sensor signal of the individual sensors can be evaluated, for example, for impact detection and / or plausibility of the impact and / or for determining the impact location and / or for determining the impact angle.
  • an offset detection in an impact is possible in an advantageous manner.
  • a rotation of the vehicle can also be detected by the sensor with two detection directions. Due to an asymmetric impact, ie the center of gravity of the impact partners do not overlap, in addition to the deceleration and rotation of the vehicle due the deformation of the vehicle front result in a rotation of the uncovered sensor in the direction of the impact position, which can be detected by the sensor with two detection directions in an advantageous manner.
  • the evaluation and control unit compares the sensor signals with one another and / or carries out mathematical operations with the first and / or second sensor signals, which include integration and / or amount formation and / or integration of the absolute value and / or a determination of extreme values.
  • the impact angle can be determined from the ratio of the two sensor signal amplitudes or the sensor signal integral or the sensor signal absolute value integral.
  • a side impact can be detected with an extremely obtuse angle, as it is present for example in a side impact on a highway ramp.
  • an exemplary embodiment of a contact sensor system according to the invention for a vehicle 1 comprises two sensors 20, 22 arranged symmetrically to a vehicle longitudinal axis x, whose sensor data for detecting a collision with a pedestrian are evaluated by an evaluation and control unit 30.
  • the sensors are arranged on a bumper 10 or integrated into the bumper 10.
  • Each of the illustrated sensors 20, 22 generates a first sensor signal for a first detection direction D1 and a second sensor signal for a second detection direction D2 and outputs the generated sensor signals to the evaluation and control unit 30, which evaluates the sensor signals for collision detection and object classification.
  • the sensors 20, 22 can be arranged on the bumper 10 such that the first detection direction D1 has a specifiable angle to the vehicle longitudinal direction x and the second detection direction D2 has a predeterminable angle to the vehicle transverse direction y.
  • the sensors 20, 22 are arranged such that the first detection direction D 1 of the two sensors 20, 22 is aligned in the vehicle longitudinal direction x and the second detection direction D2 of the first sensor 20 is aligned in the negative vehicle transverse direction y and the second Detection of the second sensor is aligned in the positive vehicle transverse direction y.
  • the second detection direction D2 is arranged perpendicular to the first detection direction D1.
  • the sensors 20, 22 register an acceleration signal in their respective second detection direction D2 only when the bumper 10 is deformed by an impact, as can be seen from FIG. In their respective first detection direction D1, the two sensors 20, 22 also register an impact with a small deformation. Since small and hard objects do not cause pronounced deformation of the bumper 10 and thus cause no acceleration signal in the second detection direction D2 in contrast to heavy objects, the evaluation and control unit 30 by evaluating the acceleration signals of the two detection directions D1, D2 of the sensors 20, 22 distinguish an impact of a small and hard object, such as a stone, from an impact of a soft and heavy object, such as a lower-leg impactor representing a pedestrian. In addition, the evaluation and control unit by the second detection direction D2 of the sensors 20, 22 determine the offset of the impact or the plausibility of the impact, since by the first detection direction D1 of the sensors 20, 22 ready coarse offset determination is possible.
  • FIG. 3 shows a frontal impact of an object 40 with an offset.
  • the impact in the proximity of the first sensor 20 causes a greater deformation and therefore a higher signal in the second detection direction D2 than in the second sensor 22.
  • the occurring offset and the object classification can be determined, for example, by a comparison of the acceleration signals of the two sensors 20 , 22 are determined.
  • the acceleration signals before comparison may be determined by mathematical operations such as integration, integration of the absolute value, determination of extremes such as Maxima and minima etc. are processed.
  • the described sensors 20, 22 with two detection directions can be integrated without additional housing and without additional wiring in existing sensor arrangements and significantly improve the discrimination ability of an active pedestrian protection system.
  • FIG. 4 shows an exemplary embodiment of the contact sensor system according to the invention for a vehicle 1 with an alternative arrangement of the sensors 20, 22.
  • the two sensors 20, 22 arranged symmetrically to the vehicle longitudinal axis x are arranged on the bumper 10 or in the bumper 10 integrates that the first detection direction D1 of the first sensor 20 has an angle of -45 ° to the vehicle longitudinal direction x and the second detection direction D2 of the first sensor 20 has an angle of -45 ° to the vehicle transverse direction y, and the first detection direction D1 of the second sensor 22 has an angle of 45 ° to the vehicle longitudinal direction x and the second detection direction D2 of the second sensor 22 has an angle of 45 ° to the vehicle transverse direction y.
  • Each of the illustrated sensors 20, 22 generates a first sensor signal for the first detection direction D1 and a second sensor signal for the second detection direction D2 and outputs the generated sensor signal to the evaluation and control unit 30, which evaluates the sensor signals for collision detection and object classification.
  • the advantage of the sensor arrangement shown in FIG. 4 is that the two sensors 20, 22 register similarly large signals in an impact direction parallel to the vehicle longitudinal direction both in the first detection direction D1 and in the second detection direction D2.
  • an impact angle relative to the vehicle longitudinal axis x can be determined.
  • the orientation of the sensors according to FIG. 1 or FIG. 3 can be combined as desired, so that the contact sensor system can be used not only for pedestrian protection but also for detecting a front crash, a side crash or a crash with a certain angle relative to the vehicle longitudinal axis x.
  • the sensors with two detection directions can also be used for an up-front sensor.
  • Possible sensor arrangements of the contact sensors for a vehicle 1 are shown in FIGS. 5 A) to H).
  • the exemplary embodiments illustrated in FIG. 5 for the contact sensor system according to the invention for a vehicle 1 can be used for a pedestrian protection system and / or for crash detection.
  • FIG. 5 A shows an exemplary embodiment of the contact sensor system for a vehicle 1 with a sensor 24 arranged centrally on the bumper, which is arranged such that the first detection direction coincides with the vehicle longitudinal direction x and the second detection direction coincides with the vehicle transverse direction y.
  • FIG. 5 B shows an exemplary embodiment of the contact sensor system for a vehicle 1 with two sensors 20 and 22 arranged symmetrically to the vehicle longitudinal axis x on the bumper.
  • the first sensor 20 is arranged in the left region of the bumper such that the first detection direction coincides with the vehicle longitudinal direction x and second detection direction coincides with the vehicle transverse direction y.
  • the second sensor 22 is arranged in the right-hand region of the bumper such that the first detection direction coincides with the negative vehicle longitudinal direction x and the second detection direction coincides with the negative vehicle transverse direction y.
  • FIG. 5C shows an exemplary embodiment of the contact sensor for a vehicle with a sensor 24 arranged centrally on the bumper, which is arranged so that the first detection direction is at an angle of 45 ° to the vehicle longitudinal direction x and the second detection direction is at an angle of 45 ° to the vehicle transverse direction y having.
  • FIG. 5 D shows an exemplary embodiment of the contact sensor system for a vehicle 1 with two sensors 20 and 22 arranged symmetrically to the vehicle longitudinal axis x on the bumper.
  • the first sensor 20 is arranged in the left region of the bumper such that the first detection direction makes an angle of 45 ° to the vehicle Vehicle longitudinal direction x and the second detection direction has an angle of 45 ° to the vehicle transverse direction y.
  • the second sensor 22 is arranged in the right-hand region of the bumper such that the first detection direction has an angle of -45 ° to the vehicle longitudinal direction x and the second detection direction has an angle of -45 ° to the vehicle transverse direction y.
  • Figure 5 E shows an embodiment of the contact sensor for a vehicle 1 with three symmetrically to the vehicle longitudinal axis x arranged on the bumper sensors 20, 22 and 24.
  • a centrally located on the bumper sensor 24 is arranged so that the first detection direction with the vehicle longitudinal direction x and second detection direction coincides with the vehicle transverse direction y.
  • a sensor 20 is arranged in the left region of the bumper such that the first detection direction has an angle of 45 ° to the vehicle longitudinal direction x and the second detection direction has an angle of 45 ° to the vehicle transverse direction y.
  • a sensor 22 is arranged in the right-hand region of the bumper such that the first detection direction has an angle of -45 ° to the vehicle longitudinal direction x and the second detection direction has an angle of -45 ° to the vehicle transverse direction y.
  • Figure 5 F shows an embodiment of the contact sensor for a vehicle 1 with three symmetrically to the vehicle longitudinal axis x arranged on the bumper sensors 20, 22 and 24.
  • a center of the bumper arranged sensor 24 is arranged so that the first detection direction an angle of 45 ° to the vehicle longitudinal direction x and the second detection direction has an angle of 45 ° to the vehicle transverse direction y.
  • a sensor 20 is arranged in the left region of the bumper such that the first detection direction coincides with the vehicle longitudinal direction x and the second detection direction coincides with the vehicle transverse direction y.
  • a sensor 22 is arranged in the right-hand region of the bumper such that the first detection direction coincides with the negative vehicle longitudinal direction x and the second detection direction coincides with the negative vehicle transverse direction y.
  • Figure 5 G shows an embodiment of the contact sensor for a vehicle 1 with three symmetrically to the vehicle longitudinal axis x arranged on the bumper sensors 20, 22 and 24.
  • a centrally located on the bumper sensor 24 is arranged so that the first detection direction with the vehicle longitudinal direction x and second detection direction coincides with the vehicle transverse direction y.
  • a sensor 20 is arranged in the left region of the bumper such that the first detection direction coincides with the vehicle longitudinal direction x and the second detection direction coincides with the vehicle transverse direction y.
  • a sensor 22 is arranged in the right-hand region of the bumper such that the first detection direction coincides with the negative vehicle longitudinal direction x and the second detection direction coincides with the negative vehicle transverse direction y.
  • FIG. 5 H shows an exemplary embodiment of the contact sensor system for a vehicle 1 with three sensors 20, 22 and 24 arranged symmetrically to the vehicle longitudinal axis x on the bumper.
  • a sensor 24 arranged centrally on the bumper is arranged such that the first detection direction makes an angle of 45 ° to the vehicle Vehicle longitudinal direction x and the second detection direction has an angle of 45 ° to the vehicle transverse direction y.
  • a sensor 20 is arranged in the left region of the bumper such that the first detection direction has an angle of 45 ° to the vehicle longitudinal direction x and the second detection direction has an angle of 45 ° to the vehicle transverse direction y.
  • a sensor 22 is arranged in the right-hand region of the bumper such that the first detection direction has an angle of -45 ° to the vehicle longitudinal direction x and the second detection direction has an angle of -45 ° to the vehicle transverse direction y.
  • the evaluation and control unit 30 may evaluate the first sensor signal and / or the second sensor signal of the individual sensors 20, 22, 24 for impact detection and / or plausibility of the impact and / or for determining the impact location and / or for determining the impact angle. During the evaluation, the first and / or second sensor signals can be directly compared with each other. Additionally or alternatively, prior to the comparison, mathematical operations may be carried out with the first and / or second sensor signals, which include, for example, integration and / or magnitude formation and / or integration of the absolute value and / or determination of extreme values.
  • sensors with two detection directions By using sensors with two detection directions also rotations can be detected.
  • a side impact with a very obtuse angle can be detected, as occurs, for example, in a side impact on a highway runway, which requires ignition of the side airbags.
  • sensors with detection directions rotated by an angle of 45 ° or -45 ° enable a plausibility check of a frontal impact.
  • the two independent sensor signals of the associated sensor are integrated and compared with each other. If the two signals are within a defined tolerance range, for example, a corresponding protection system can be activated.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kontaktsensorik für ein Fahrzeug mit mindestens einem Sensor (20, 22), dessen Sensordaten für eine Erkennung einer Kollision mit einem Fußgänger ausgewertet werden. Erfindungsgemäß erzeugt der mindestens eine Sensor (20, 22) ein erstes Sensorsignal für eine erste Detektionsrichtung (D1) und ein zweites Sensorsignal für eine zweite Detektionsrichtung (D2) und gibt die Sensorsignale aus, wobei eine Auswerte- und Steuereinheit (30) die Sensorsignale zur Kollisionserkennung und zur Objektklassifizierung auswertet.

Description

    Stand der Technik
  • Die Erfindung geht aus von einer Kontaktsensorik für ein Fahrzeug nach der Gattung des unabhängigen Patentanspruchs 1.
  • Zum Schutz von Fußgängern bei einem Aufprall mit einem Kraftfahrzeug werden konstruktive Maßnahmen an der Fahrzeugfront vorgenommen, so dass die Aufprallhärte von gefährdeten Körperpartien, wie Kopf oder Beine, gemindert wird. Eine Möglichkeit das Verletzungsrisiko zu reduzieren, besteht insbesondere in der Schaffung von Freiraum zwischen der relativ weichen Motorhaube und den relativ harten Motorbestandteilen zur Verlängerung des Deformationsweges. Dies kann durch eine Änderung des Fahrzeugdesigns oder durch ein aktives System erfolgen, welches mittels einer Sensorik den Aufprall detektiert und anschließend den nötigen Deformationsweg durch rasches Anheben der Motorhaube zur Verfügung stellt.
  • In der Offenlegungsschrift DE 101 45 698 A1 wird ein Sensorsystem für ein Fahrzeug beschrieben. Das beschriebene Sensorsystem umfasst eine Mehrzahl von Stoßfängersensoren, welche voneinander beabstandet in Breitenrichtung des Fahrzeugs am vorderen Stoßfänger montiert sind, und ein Steuergerät zum Steuern des Betriebs von zwei Betätigungsorganen zum Hochklappen des hinteren Endes einer Motorhaube in Abhängigkeit von Ausgangssignalen der Stoßfängersensoren. Das Steuergerät wandelt von den jeweiligen Stoßfängersensoren erfasste Beschleunigungswerte in Deformationsgeschwindigkeiten um, wobei die den einander benachbarten Sensoren zugeordneten Deformationsgeschwindigkeiten addiert werden. Übersteigt eine aufsummierte Deformationsgeschwindigkeit einen vorgegebenen Schwellenwert, dann werden die Betätigungsorgane vom Steuergerät aktiviert.
    • Vorteile der Erfindung
  • Die erfindungsgemäße Kontaktsensorik für ein Fahrzeug mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, dass mindestens ein Sensor, dessen Sensordaten für eine Erkennung einer Kollision mit einem Fußgänger ausgewertet werden, ein erstes Sensorsignal für eine erste Detektionsrichtung und ein zweites Sensorsignal für eine zweite Detektionsrichtung erzeugt und ausgibt. Eine Auswerte- und Steuereinheit wertet die erzeugten und ausgegebenen Sensorsignale zur Kollisionserkennung und zur Objektklassifizierung aus. Dadurch wird in vorteilhafter Weise die Leistungsfähigkeit der Kontaktsensorik erhöht, ohne ein zusätzliches Sensorgehäuse in die Fahrzeugfront, beispielsweise in den Stoßfänger, integrieren zu müssen.
  • Zudem besteht durch die erfindungsgemäße Verwendung von Sensoren mit mehr als einer Detektionsrichtung die Möglichkeit neben einem Aufprall auch eine Verbiegung, d.h. eine Deformation, zu detektieren. Dadurch kann in der ersten Detektionsrichtung ein Aufprall mit einer geringen Deformation detektiert werden, z.B. von einem kleinen harten Gegenstand, und durch die zweite Detektionsrichtung ein Aufprall mit einer großen Deformation erkannt werden, z.B. von einem weichen schweren Gegenstand. Dies ermöglicht in vorteilhafter Weise eine verbesserte Objektklassifizierung und die Unterscheidung zwischen kleinen harter Gegenständen und weichen und schweren Gegenständen, da kleine harte Gegenstände keine ausgeprägte Deformation verursachen und somit im Gegensatz zu schweren Gegenständen kein Sensorsignal in die zweite Detektionsrichtung zu erwarten ist. Durch die erfindungsgemäße Kontaktsensorik wird insbesondere die Diskriminierung von kleinen, leichten und harten Gegenständen, wie z.B. Steine, und schweren und verhältnismäßig weichen Objekten, wie z.B. einem Lower-Leg-Impactor, verbessert.
  • Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen und Weiterbildungen sind vorteilhafte Verbesserungen der im unabhängigen Patentanspruch angegebenen Kontaktsensorik für ein Fahrzeug möglich.
  • Besonders vorteilhaft ist, dass die zweite Detektionsrichtung des mindestens einen Sensors senkrecht zur ersten Detektionsrichtung des mindestens einen Sensors angeordnet ist, wodurch die Unterscheidung zwischen den detektierten Signalen und damit die Auswertung der Signale vereinfacht wird.
  • In Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Kontaktsensorik weist die erste Detektionsrichtung einen vorgebbaren Winkel zur Fahrzeuglängsrichtung auf und die zweite Detektionsrichtung weist einen vorgebbaren Winkel zur Fahrzeugquerrichtung oder zur Fahrzeughochrichtung auf.
  • In weiterer Ausgestaltung ist der mindestens eine Sensor beispielsweise so angeordnet, dass die erste Detektionsrichtung in Fahrzeuglängsrichtung ausgerichtet ist und die zweite Detektionsrichtung in Fahrzeugquerrichtung ausgerichtet ist. Dadurch detektiert der Sensor die durch einen Aufprall verursachten Beschleunigungen entlang der ersten Detektionsrichtung bzw. in Fahrzeuglängsrichtung und die durch Deformationen verursachte Beschleunigungen entlang der zweiten Detektionsrichtung bzw. in Fahrzeugquerrichtung.
  • Alternativ kann der mindestens eine Sensor so angeordnet sein, dass die erste Detektionsrichtung einen Winkel von 45° oder -45° zur Fahrzeuglängsrichtung aufweist und die zweite Detektionsrichtung einen Winkel von 45° oder -45° zur Fahrzeugquerrichtung aufweist. Dadurch detektiert der Sensor in vorteilhafter Weise bei einem Aufprall parallel zu Fahrzeuglängsachse, d.h. einem Frontalaufprall, in beide Detektionsrichtungen ungefähr gleich große Signale. Zudem kann durch Auswerten der Signalanteile der beiden Detektionsrichtungen ein Aufprallwinkel des Objekts relativ zur Fahrzeuglängsachse bestimmt werden.
  • In Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Kontaktsensorik sind mindestens zwei Sensoren symmetrisch zur Fahrzeuglängsachse angeordnet. Dadurch ist es in vorteilhafter Weise möglich, den Aufprallpunkt durch Auswerten der Signale der ersten Detektionsrichtung zu bestimmen, und den bestimmten Aufprallpunkt durch Auswerten der Signale der zweiten Detektionsrichtung zu plausibilisieren oder genauer zu bestimmen, da ein Aufprall in der Nähe des Sensors eine höhere Deformation und daher ein höheres Signal in die zweite Detektionsrichtung bewirkt.
  • In weiterer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Kontaktsensorik können die Detektionsrichtungen der einzelnen Sensoren gleich und/oder verschieden ausgerichtet sein. Dies ermöglicht in vorteilhafter Weise eine beliebige Kombination der Sensoranordnungen, so dass die Kontaktsensorik nicht nur für den Fußgängerschutz, sondern auch zur Detektion eines Frontcrashs, eines Seitencrashs oder eines Crashs mit einem bestimmten Winkel relativ zur Fahrzeuglängsachse eingesetzt werden kann. Zudem können die Sensoren mit mindestens zwei Detektionsrichtungen auch in einer Up-Front-Sensorik eingesetzt werden.
  • Das erste Sensorsignal und/oder das zweite Sensorsignal der einzelnen Sensoren können beispielsweise zur Aufprallerkennung und/oder zur Plausibilisierung des Aufpralls und/oder zur Bestimmung des Aufprallortes und/oder zur Bestimmung des Aufprallwinkels ausgewertet werden. Dadurch ist in vorteilhafter Weise eine Offseterkennung bei einem Aufprall möglich. Zudem kann durch den Sensor mit zwei Detektionsrichtungen auch eine Drehung des Fahrzeugs erkannt werden. Aufgrund eines asymmetrischen Aufpralls, d.h. die Schwerpunkt der Stoßpartner überschneiden sich nicht, kann sich neben der Verzögerung und Rotation des Fahrzeugs aufgrund der Verformung der Fahrzeugfront eine Verdrehung des nicht überdeckten Sensors in Richtung Aufprallposition ergeben, welche durch den Sensor mit zwei Detektionsrichtungen in vorteilhafter Weise detektiert werden kann.
  • Bei der Auswertung die ersten und/oder zweiten Sensorsignale vergleicht die Auswerte- und Steuereinheit die Sensorsignale miteinander und/oder führt mathematische Operationen mit den ersten und/oder zweiten Sensorsignalen aus, welche eine Integration und/oder eine Betragsbildung und/oder eine Integration des Absolutbetrags und/oder eine Bestimmung von Extremwerten umfassen. So kann beispielsweise aus dem Verhältnis der beiden Sensorsignalamplituden oder der Sensorsignalintegrale bzw. der Sensorsignalabsolutwertintegrale der Aufprallwinkel bestimmt werden. Insbesondere kann ein Seitenaufprall mit einem extrem stumpfen Winkel detektiert werden, wie er beispielsweise bei einem Seitenaufprall auf einer Autobahnauffahrt vorliegt.
    • Zeichnung
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
    • Es zeigen:
    • Figur 1
    ein schematisches Blockdiagramm einer erfindungsgemäßen Kontaktsensorik,
    Figur 2
    eine schematische Darstellung der Kontaktsensorik gemäß Figur 1 bei einem Frontalaufprall eines Objekts,
    Figur 3
    eine schematische Darstellung der Kontaktsensorik gemäß Figur 1 bei einem Frontalaufprall eines Objekts mit einem Offset,
    Figur 4
    eine schematische Darstellung der Kontaktsensorik mit einer alternativen Sensoranordnung, und
    Figur 5
    schematische Darstellungen der Kontaktsensorik mit verschiedenen Sensoranordnungen.
    Beschreibung
  • Wie aus Figur 1 ersichtlich ist umfasst ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Kontaktsensorik für ein Fahrzeug 1 zwei symmetrisch zu einer Fahrzeuglängsachse x angeordnete Sensor 20, 22, deren Sensordaten für eine Erkennung einer Kollision mit einem Fußgänger von einer Auswerte- und Steuereinheit 30 ausgewertet werden. Wie weiter aus Figur 1 ersichtlich ist, sind die Sensoren an einem Stoßfänger 10 angeordnet bzw. in den Stoßfänger 10 integriert. Jeder der dargestellten Sensoren 20, 22 erzeugt ein erstes Sensorsignal für eine erste Detektionsrichtung D1 und ein zweites Sensorsignal für eine zweite Detektionsrichtung D2 und gibt die erzeugten Sensorsignale an die Auswerte- und Steuereinheit 30 aus, welche die Sensorsignale zur Kollisionserkennung und zur Objektklassifizierung auswertet. Die Sensoren 20, 22 können so am Stoßfänger 10 angeordnet werden, dass die erste Detektionsrichtung D1 einen vorgebbaren Winkel zur Fahrzeuglängsrichtung x aufweist und die zweite Detektionsrichtung D2 einen vorgebbaren Winkel zur Fahrzeugquerrichtung y aufweist.
  • Im Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 sind die Sensoren 20, 22 so angeordnet, dass die erste Detektionsrichtung D 1 der beiden Sensoren 20, 22 in Fahrzeuglängsrichtung x ausgerichtet ist und die zweite Detektionsrichtung D2 des ersten Sensors 20 in die negative Fahrzeugquerrichtung y ausgerichtet ist und die zweite Detektionsrichtung des zweiten Sensors in die positive Fahrzeugquerrichtung y ausgerichtet ist. Zudem ist die zweite Detektionsrichtung D2 senkrecht zur ersten Detektionsrichtung D1 angeordnet. Ein wesentlicher Vorteil dieser Anordnung besteht darin, dass eine Verbiegung, d.h. eine Deformation des Stoßfängers 10 detektiert werden kann. Die verhältnismäßig "weiche" Stoßfängerverkleidung wird deformiert, wenn die kinetische Energie eines Aufprallobjekts groß genug ist. Dies bedeutet, dass die Sensoren 20, 22 nur dann ein Beschleunigungssignal in ihre jeweilige zweite Detektionsrichtung D2 registrieren, wenn der Stoßfänger 10 durch einen Aufprall deformiert wird, wie aus Figur 2 ersichtlich ist. In ihre jeweilige erste Detektionsrichtung D1 registrieren die beiden Sensoren 20, 22 auch einen Aufprall mit einer geringen Deformation. Da kleine und harte Gegenstände keine ausgeprägte Deformation des Stoßfängers 10 verursachen und somit im Gegensatz zu schweren Gegenständen kein Beschleunigungssignal in die zweite Detektionsrichtung D2 verursachen, kann die Auswerte- und Steuereinheit 30 durch Auswerten der Beschleunigungssignale der beiden Detektionsrichtungen D1, D2 der Sensoren 20, 22 einen Aufprall eines kleinen und harten Objektes, beispielsweise eines Steins, von einem Aufprall eines weichen und schweren Gegenstandes, beispielsweise eines einen Fußgänger repräsentierenden Lower-Leg-Impaktors, unterscheiden. Außerdem kann die Auswerte- und Steuereinheit durch die zweite Detektionsrichtung D2 der Sensoren 20, 22 den Offset des Aufpralls bestimmen oder den Aufprall plausibilisieren, da durch die erste Detektionsrichtung D1 der Sensoren 20, 22 bereites eine grobe Offsetbestimmung möglich ist.
  • Figur 3 zeigt einen Frontalaufprall eines Objektes 40 mit einem Offset. Durch den versetzten Aufprall bewirkt der Aufprall in der Nähe des ersten Sensors 20 eine größere Deformation und daher eine höheres Signal in die zweite Detektionsrichtung D2 als beim zweiten Sensor 22. Der auftretende Offset und die Objektklassifikation kann beispielsweise durch einen Vergleich der Beschleunigungssignale der beiden Sensoren 20, 22 ermittelt werden. Zusätzlich können die Beschleunigungssignale vor dem Vergleich mittels mathematischer Operationen wie einer Integration, einer Integration des Absolutbetrages, einer Bestimmung von Extremwerten wie Maxima und Minima usw. aufbereitet werden. Die beschriebenen Sensoren 20, 22 mit zwei Detektionsrichtungen können ohne zusätzliches Gehäuse und ohne zusätzliche Verkabelung in bereits vorhandene Sensoranordnungen integriert werden und die Diskriminierungsfähigkeit eines aktiven Fußgängerschutzsystems wesentlich verbessern.
  • Figur 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Kontaktsensorik für ein Fahrzeug 1 mit einer alternativen Anordnung der Sensoren 20, 22. Wie aus Figur 4 ersichtlich ist, sind die zwei symmetrisch zur Fahrzeuglängsachse x angeordneten Sensoren 20, 22 so am Stoßfänger 10 angeordnet bzw. im Stoßfänger 10 integriert, dass die erste Detektionsrichtung D1 des ersten Sensors 20 einen Winkel von -45° zur Fahrzeuglängsrichtung x aufweist und die zweite Detektionsrichtung D2 des ersten Sensors 20 einen Winkel von -45° zur Fahrzeugquerrichtung y aufweist, und die erste Detektionsrichtung D1 des zweiten Sensors 22 einen Winkel von 45° zur Fahrzeuglängsrichtung x aufweist und die zweite Detektionsrichtung D2 des zweiten Sensors 22 einen Winkel von 45° zur Fahrzeugquerrichtung y aufweist. Jeder der dargestellten Sensoren 20, 22 erzeugt ein erstes Sensorsignal für die erste Detektionsrichtung D1 und ein zweites Sensorsignal für die zweite Detektionsrichtung D2 und gibt die erzeugten Sensorsignal an die Auswerte- und Steuereinheit 30 aus, welche die Sensorsignale zur Kollisionserkennung und zur Objektklassifizierung auswertet. Der Vorteil der in Figur 4 dargestellten Sensoranordnung besteht darin, dass die beiden Sensoren 20, 22 sowohl in der ersten Detektionsrichtung D1 als auch in der zweiten Detektionsrichtung D2 ähnlich große Signale bei einer zur Fahrzeuglängsrichtung parallelen Aufprallrichtung registrieren. Zudem kann durch die Auswertung der Signalanteile der ersten und zweiten Detektionsrichtung D1, D2 ein Aufprallwinkel relativ zur Fahrzeuglängsachse x bestimmt werden.
  • Die Ausrichtung der Sensoren gemäße Figur 1 oder Figur 3 können beliebig kombiniert werden, so dass die Kontaktsensorik nicht nur für den Fußgängerschutz, sondern auch zur Detektion eines Frontcrashs, eines Seitencrashs oder eines Crashs mit einem bestimmten Winkel relativ zur Fahrzeuglängsachse x eingesetzt werden kann. Zusätzlich können die Sensoren mit zwei Detektionsrichtungen auch für eine Up-Front-Sensorik eingesetzt werden. Mögliche Sensoranordnungen der Kontaktsensorik für ein Fahrzeug 1 sind in Fig. 5 A) bis H) dargestellt. Die in Figur 5 dargestellten Ausführungsbeispiele für die erfindungsgemäße Kontaktsensorik für ein Fahrzeug 1 können für ein Fußgängerschutzsystem und/oder zur Crashdetektion eingesetzt werden.
  • Figur 5 A) zeigt ein Ausführungsbeispiel der Kontaktsensorik für ein Fahrzeug 1 mit einem mittig am Stoßfänger angeordneten Sensor 24, welcher so angeordnet ist, dass die erste Detektionsrichtung mit der Fahrzeuglängsrichtung x und die zweite Detektionsrichtung mit der Fahrzeugquerrichtung y übereinstimmt.
  • Figur 5 B) zeigt ein Ausführungsbeispiel der Kontaktsensorik für ein Fahrzeug 1 mit zwei symmetrisch zur Fahrzeuglängsachse x am Stoßfänger angeordneten Sensoren 20 und 22. Der erste Sensor 20 ist so im linken Bereich des Stoßfängers angeordnet, dass die erste Detektionsrichtung mit der Fahrzeuglängsrichtung x und die zweite Detektionsrichtung mit der Fahrzeugquerrichtung y übereinstimmt. Der zweite Sensor 22 ist so im rechten Bereich des Stoßfängers angeordnet, dass die erste Detektionsrichtung mit der negativen Fahrzeuglängsrichtung x und die zweite Detektionsrichtung mit der negativen Fahrzeugquerrichtung y übereinstimmt.
  • Figur 5 C) zeigt ein Ausführungsbeispiel der Kontaktsensorik für ein Fahrzeug mit einem mittig am Stoßfänger angeordneten Sensor 24, welcher so angeordnet ist, dass die erste Detektionsrichtung einen Winkel von 45° zur Fahrzeuglängsrichtung x und die zweite Detektionsrichtung einen Winkel von 45° zur Fahrzeugquerrichtung y aufweist.
  • Figur 5 D) zeigt ein Ausführungsbeispiel der Kontaktsensorik für ein Fahrzeug 1 mit zwei symmetrisch zur Fahrzeuglängsachse x am Stoßfänger angeordneten Sensoren 20 und 22. Der erste Sensor 20 ist so im linken Bereich des Stoßfängers angeordnet, dass die erste Detektionsrichtung einen Winkel von 45° zur Fahrzeuglängsrichtung x und die zweite Detektionsrichtung einen Winkel von 45° zur Fahrzeugquerrichtung y aufweist. Der zweite Sensor 22 ist so im rechten Bereich des Stoßfängers angeordnet, dass die erste Detektionsrichtung einen Winkel von -45° zur Fahrzeuglängsrichtung x und die zweite Detektionsrichtung einen Winkel von -45° zur Fahrzeugquerrichtung y aufweist.
  • Figur 5 E) zeigt ein Ausführungsbeispiel der Kontaktsensorik für ein Fahrzeug 1 mit drei symmetrisch zur Fahrzeuglängsachse x am Stoßfänger angeordneten Sensoren 20, 22 und 24. Ein mittig am Stoßfänger angeordneter Sensor 24 ist so angeordnet, dass die erste Detektionsrichtung mit der Fahrzeuglängsrichtung x und die zweite Detektionsrichtung mit der Fahrzeugquerrichtung y übereinstimmt. Ein Sensor 20 ist so im linken Bereich des Stoßfängers angeordnet, dass die erste Detektionsrichtung einen Winkel von 45° zur Fahrzeuglängsrichtung x und die zweite Detektionsrichtung einen Winkel von 45° zur Fahrzeugquerrichtung y aufweist. Ein Sensor 22 ist so im rechten Bereich des Stoßfängers angeordnet, dass die erste Detektionsrichtung einen Winkel von -45° zur Fahrzeuglängsrichtung x und die zweite Detektionsrichtung einen Winkel von -45° zur Fahrzeugquerrichtung y aufweist.
  • Figur 5 F) zeigt ein Ausführungsbeispiel der Kontaktsensorik für ein Fahrzeug 1 mit drei symmetrisch zur Fahrzeuglängsachse x am Stoßfänger angeordneten Sensoren 20, 22 und 24. Ein mittig am Stoßfänger angeordneter Sensor 24 ist so angeordnet, dass die erste Detektionsrichtung einen Winkel von 45° zur Fahrzeuglängsrichtung x und die zweite Detektionsrichtung einen Winkel von 45° zur Fahrzeugquerrichtung y aufweist. Ein Sensor 20 ist so im linken Bereich des Stoßfängers angeordnet, dass die erste Detektionsrichtung mit der Fahrzeuglängsrichtung x und die zweite Detektionsrichtung mit der Fahrzeugquerrichtung y übereinstimmt. Ein Sensor 22 ist so im rechten Bereich des Stoßfängers angeordnet, dass die erste Detektionsrichtung mit der negativen Fahrzeuglängsrichtung x und die zweite Detektionsrichtung mit der negativen Fahrzeugquerrichtung y übereinstimmt.
  • Figur 5 G) zeigt ein Ausführungsbeispiel der Kontaktsensorik für ein Fahrzeug 1 mit drei symmetrisch zur Fahrzeuglängsachse x am Stoßfänger angeordneten Sensoren 20, 22 und 24. Ein mittig am Stoßfänger angeordneter Sensor 24 ist so angeordnet, dass die erste Detektionsrichtung mit der Fahrzeuglängsrichtung x und die zweite Detektionsrichtung mit der Fahrzeugquerrichtung y übereinstimmt. Ein Sensor 20 ist so im linken Bereich des Stoßfängers angeordnet, dass die erste Detektionsrichtung mit der Fahrzeuglängsrichtung x und die zweite Detektionsrichtung mit der Fahrzeugquerrichtung y übereinstimmt. Ein Sensor 22 ist so im rechten Bereich des Stoßfängers angeordnet, dass die erste Detektionsrichtung mit der negativen Fahrzeuglängsrichtung x und die zweite Detektionsrichtung mit der negativen Fahrzeugquerrichtung y übereinstimmt.
  • Figur 5 H) zeigt ein Ausführungsbeispiel der Kontaktsensorik für ein Fahrzeug 1 mit drei symmetrisch zur Fahrzeuglängsachse x am Stoßfänger angeordneten Sensoren 20, 22 und 24. Ein mittig am Stoßfänger angeordneter Sensor 24 ist so angeordnet, dass die erste Detektionsrichtung einen Winkel von 45° zur Fahrzeuglängsrichtung x und die zweite Detektionsrichtung einen Winkel von 45° zur Fahrzeugquerrichtung y aufweist. Ein Sensor 20 ist so im linken Bereich des Stoßfängers angeordnet, dass die erste Detektionsrichtung einen Winkel von 45° zur Fahrzeuglängsrichtung x und die zweite Detektionsrichtung einen Winkel von 45° zur Fahrzeugquerrichtung y aufweist. Ein Sensor 22 ist so im rechten Bereich des Stoßfängers angeordnet, dass die erste Detektionsrichtung einen Winkel von -45° zur Fahrzeuglängsrichtung x und die zweite Detektionsrichtung einen Winkel von -45° zur Fahrzeugquerrichtung y aufweist.
  • Die Auswerte- und Steuereinheit 30 kann das erste Sensorsignal und/oder das zweite Sensorsignal der einzelnen Sensoren 20, 22, 24 zur Aufprallerkennung und/oder zur Plausibilisierung des Aufpralls und/oder zur Bestimmung des Aufprallortes und/oder zur Bestimmung des Aufprallwinkels auswerten. Bei der Auswertung können die ersten und/oder zweiten Sensorsignale direkt miteinander verglichen werden. Zusätzlich oder alternativ können vor dem Vergleich mathematische Operationen mit den ersten und/oder zweiten Sensorsignalen ausgeführt werden, welche beispielsweise eine Integration und/oder eine Betragsbildung und/oder eine Integration des Absolutbetrags und/oder eine Bestimmung von Extremwerten usw. umfassen.
  • Durch die Verwendung von Sensoren mit zwei Detektionsrichtungen können zudem Drehungen detektiert werden. Durch das Auswerten des Verhältnisses der Sensorsignalamplituden oder der Sensorsignalintegrale oder der Sensorsignalabsolutintegrale der Sensoren 20, 22 und 24 ist es möglicht den Aufprallwinkel zu bestimmen. Insbesondere kann ein Seitenaufprall mit einem sehr stumpfen Winkel detektiert werden, wie er beispielsweise bei einem Seitenaufprall auf einer Autobahnauffahrt auftritt, welcher eine Zündung der Seitenairbags erfordert. Zudem ermöglichen Sensoren mit um einen Winkel von 45° bzw. -45° gedrehten Detektionsrichtungen eine Plausibilisierung eines Frontalaufpralls. Dabei werden die beiden unabhängigen Sensorsignale des zugehörigen Sensors aufmtegriert und miteinander verglichen. Sofern sich die beiden Signale innerhalb eines definierten Toleranzbereiches befinden, kann beispielsweise ein entsprechendes Schutzsystem aktiviert werden.

Claims (10)

  1. Kontaktsensorik für ein Fahrzeug mit mindestens einem Sensor (20, 22, 24), dessen Sensordaten für eine Erkennung einer Kollision mit einem Fußgänger ausgewertet werden, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Sensor (20, 22, 24) ein erstes Sensorsignal für eine erste Detektionsrichtung (D1) und ein zweites Sensorsignal für eine zweite Detektionsrichtung (D2) erzeugt und ausgibt, wobei eine Auswerte- und Steuereinheit (30) die Sensorsignale zur Kollisionserkennung und zur Objektklassifizierung auswertet.
  2. Kontaktsensorik nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Detektionsrichtung (D2) senkrecht zur ersten Detektionsrichtung (D1) ausgerichtet ist.
  3. Kontaktsensorik nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Detektionsrichtung (D1) einen vorgebbaren Winkel zur Fahrzeuglängsrichtung (x) aufweist und die zweite Detektionsrichtung (D2) einen vorgebbaren Winkel zur Fahrzeugquerrichtung (y) oder zur Fahrzeughochrichtung (z) aufweist.
  4. Kontaktsensorik nach einem der Ansprüche 3, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Detektionsrichtung (D1) in Fahrzeuglängsrichtung (x) ausgerichtet ist und die zweite Detektionsrichtung (D2) in Fahrzeugquerrichtung (y) oder in Fahrzeughochrichtung (z) ausgerichtet ist.
  5. Kontaktsensorik nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Detektionsrichtung (D1) einen Winkel von 45° oder -45° zur Fahrzeuglängsrichtung (x) aufweist und die zweite Detektionsrichtung (D2) einen Winkel von 45° oder -45° zur Fahrzeugquerrichtung (y) oder zur Fahrzeughochrichtung (z) aufweist.
  6. Kontaktsensorik nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Sensoren (20, 22, 24) symmetrisch zur Fahrzeuglängsachse angeordnet sind.
  7. Kontaktsensorik nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Detektionsrichtungen (D1, D2) der einzelnen Sensoren (20, 22, 24) gleich und/oder verschieden ausgerichtet sind.
  8. Kontaktsensorik nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Sensorsignal und/oder das zweite Sensorsignal der einzelnen Sensoren (20, 22, 24) zur Aufprallerkennung und/oder zur Plausibilisierung des Aufpralls und/oder zur Bestimmung des Aufprallortes und/oder zur Bestimmung des Aufprallwinkels auswertbar sind.
  9. Kontaktsensorik nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerte- und Steuereinheit (30) bei der Auswertung die ersten und/oder zweiten Sensorsignale miteinander vergleicht und/oder mathematische Operationen mit den ersten und/oder zweiten Sensorsignalen ausführt, welche eine Integration und/oder eine Betragsbildung und/oder eine Integration des Absolutbetrags und/oder eine Bestimmung von Extremwerten umfassen.
  10. Kontaktsensorik nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerte- und Steuereinheit (30) die ersten und/oder zweiten Sensorsignale zur Detektion eines Frontcrashs und/oder eines Seitencrashs auswertet.
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